正航PLC對普通剪板機(jī)進(jìn)行自動化改造

剪板機(jī)是機(jī)械行業(yè)制造和維修常用的設(shè)備之一。隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長，社會對各類板材的需求量不斷增長，對板材加工的精度提出了更高的要求；另外，隨著企業(yè)之間的競爭日益加劇和人力資源成本的上升，廠家為了在競爭中占據(jù)有利地位，除了保證板材加工的精度外，對板材加工的效率也提出了更高的要求。基于上述，板材生產(chǎn)加工企業(yè)迫切需要高精度、高效率的生產(chǎn)設(shè)備。剪板機(jī)是板材加工企業(yè)的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備之一，一些資金雄厚的企業(yè)，出巨資購買全新數(shù)控剪板機(jī)；另外，還有相當(dāng)一批中小企業(yè)希望通過對原設(shè)備的技術(shù)改造來滿足這些新要求。
普通剪板機(jī)存在的主要不足有：
1. 加工精度不高。
造成加工精度不高的主要原因，一方面是加工尺寸由操作人員用普通鋼尺手動測得，精度難以保證；另一方面采用異步電動機(jī)帶動鏈條傳動機(jī)構(gòu)，這樣不僅定位精度低，而且易造成剪切面的機(jī)械偏差，這種偏差隨加工板材寬度增加而加大。
2. 操作繁瑣，容易出錯。
剪板機(jī)需要人工操作，剪板動作的控制需人工完成，占用人力資源，也容易出錯。
3. 能耗大，效率低
剪板機(jī)的動力系統(tǒng)一般使用普通異步電機(jī)，在剪板過程中不斷啟停，能耗大、效率低。
針對這些情況，可以對剪板機(jī)進(jìn)行自動化改造，提高工作效率和剪板精度，降低能耗。

控制系統(tǒng)設(shè)計的基本要求如下：
1、正常剪切功能。在正常加工某一規(guī)格產(chǎn)品前，可以事先設(shè)置加工尺寸、加工數(shù)量。當(dāng)機(jī)器加工板材數(shù)量達(dá)到設(shè)定加工數(shù)量時，機(jī)器不再正常加工。此時，可重新設(shè)置加工參數(shù)或進(jìn)入臨時剪切狀態(tài)。
2、臨時剪切功能。選擇該功能不需要設(shè)置加工參數(shù)，即可進(jìn)行加工。該狀態(tài)可加工任意尺寸（須在機(jī)器的機(jī)械加工范圍內(nèi)）和任意數(shù)量的產(chǎn)品。
3、設(shè)定加工參數(shù)（加工尺寸、加工數(shù)量）。
4、加工參數(shù)實(shí)時顯示。
5、附加功能。包含點(diǎn)動調(diào)試、自動回零位、暫停等。

改造方案一：
如下圖所示，自動控制系統(tǒng)由變頻器、光電傳感器、人機(jī)界面（文本顯示器或觸摸屏等）、正航A5系列PLC等構(gòu)成。
圖1 改造方案一

人機(jī)界面可以采用文本顯示器或觸摸屏，可以顯示和設(shè)定目前的工作狀態(tài)、剪板數(shù)量、加工長度、送料速度、剪板頻率等等參數(shù)；
變頻器接受PLC的控制，控制電機(jī)的啟動、停止、轉(zhuǎn)速等；
光電傳感器的作用是檢測后擋料的長度，通過改變光電傳感器的位置可以調(diào)節(jié)加工長度；
正航A5系列PLC（以下簡稱A5）是整個自動控制系統(tǒng)的核心，由它來根據(jù)操作人員通過人機(jī)界面設(shè)定的參數(shù)控制整個系統(tǒng)的動作。
系統(tǒng)的工作流程如下：
系統(tǒng)上電啟動，操作人員通過人機(jī)界面設(shè)定剪板數(shù)量、加工長度、送料速度、剪板頻率等等參數(shù)，參數(shù)可以斷電保持。正常剪切開始后，A5控制變頻器啟動電機(jī)，傳動板材，當(dāng)板材到達(dá)光電傳感器的位置時，光電傳感器將信號反饋至A5，A5控制變頻器停車，控制切刀動作進(jìn)行剪板，完成一塊料的加工，然后A5再控制變頻器啟動，進(jìn)行下一塊料的加工。加工過程中，A5可以完成對加工數(shù)量、剪板頻率、送料速度等的統(tǒng)計，并可以在人機(jī)界面上實(shí)時顯示。
在此控制過程中，A5通過光電傳感器檢測材料長度，然后控制變頻器停車來控制加工長度。由于變頻器控制異步電機(jī)停車有一個滯后量，會造成一定的偏差，在設(shè)定光電傳感器的位置時，需要將這個偏差考慮進(jìn)去并加以調(diào)整。
圖2 改造方案二

在方案一中，加工料的長度是通過光電傳感器的位置來控制的。人工手工設(shè)定光電傳感器的位置會有一定誤差，同時如果需要加工的長度頻繁改變時會很麻煩。
改造方案二取消了光電傳感器，取而代之的是一個輪式旋轉(zhuǎn)編碼器。將輪式旋轉(zhuǎn)編碼器壓緊在板材的表面，當(dāng)板材向刀口輸送時，輪式旋轉(zhuǎn)編碼器跟隨旋轉(zhuǎn)，輸出的脈沖信號輸送到A5的高速計數(shù)器。A5的高速計數(shù)頻率可達(dá)20KHz，可以很精確地根據(jù)脈沖數(shù)量精確地測量出送料長度。
旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在刀口前面，只要旋轉(zhuǎn)編碼器其距離刀口的位置固定，就可以方便地對加工材料進(jìn)行長度測量。
在方案二中，可以通過人機(jī)界面非常方便地設(shè)置加工長度，甚至可以設(shè)定多組加工長度和加工數(shù)量，或者尺寸也可以置為循環(huán)變動值。例如，可以設(shè)定加工100塊80cm的板材，再加工200塊100cm的板材；也可以設(shè)定成循環(huán)加工1塊80cm的板材、1塊90cm的板材。

以上兩種方案目前都已經(jīng)有批量的實(shí)際應(yīng)用。實(shí)際使用結(jié)果顯示，經(jīng)以上兩種方案改造的剪板機(jī)，極大地提高了工作效率和剪板精度，降低能耗。扣除機(jī)械誤差，通過手動調(diào)整傳感器位置，方案一的加工精度可以達(dá)到0.3cm以上；而在選擇合適的編碼器的情況下，方案二的加工精度可以達(dá)到0.4%左右。

上海正航電子科技有限公司

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